腐蚀型FBG在非均匀液相介质下的数值响应特性

基于光波导理论和传输矩阵法,研究了光纤Bragg光栅(FBG)折射率传感器在非均匀液相介质下的响应特性。在数值计算中,分别考虑高折射率区(1.42～包层折射率)和低折射率区(1.33～1.36)两种情况,并假设非均匀液相介质的折射率分布为线性函数,仿真结果表明,FBG的反射谱特性强烈依赖于介质折射率分布函数的某些特征参数,比如折射率沿FBG轴向的分布梯度、折射率在FBG两端的差值。研究结果对FBG折射率传感器在生化传感中的应用具有一定意义。     

非均匀温度场下升余弦变迹FBG的光谱响应研究

基于模式耦合理论,采用基于光纤布拉格光栅(FBG)的二层圆光波导模型,通过转移矩阵法实现数值仿真得到升余弦变迹FBG在几种典型非均匀温度场下的反射谱。处于非均匀温度场下的FBG其纤芯、包层的有效折射率及光栅周期都会发生非均匀变化,因此其反射谱结构也会发生相应变化。仿真结果表明:非均匀温度场中升余弦变迹FBG反射谱与其温度梯度系数ΔTmax有很大关系,与均匀温度分布相比,其反射率明显下降,反射带宽明显展宽,反射峰出现分裂以至振荡;最大反射率随ΔTmax的增加呈非线性减小,其对应波长与温度梯度系数ΔTmax成正比,且不同的温度场对应不同的变化率,如线性温度场中其变化率约为0.004nm/℃,中心对称二次方分布温度场中变化率为0.006 5nm/℃。研究结果对于升余弦变迹FBG实现非均匀温度场的测量有重要意义。     

倏逝波光纤布拉格光栅归一化反射率特性研究

基于光波导理论与光纤布拉格光栅（FBG）的模式耦合理论,对倏逝波FBG传感器的能量衰减特性进行了分析研究。最后得到了FBG的归一化反射率的表达式,它是外部介质折射率（SRI）和FBG纤芯直径的函数。理论仿真显示FBG归一化反射率会随着SRI增大和FBG腐蚀程度的加深而减小,呈非线性关系。实验结果也证明增大SRI（小于包层介质折射率）或者增大FBG的腐蚀程度都会使光纤纤芯中的传输能量减小,增强倏逝波与外部媒介的相互作用,从而增加传感器的灵敏度。     

基于光纤Bragg光栅的生物膜厚度及温度传感器

提出一种基于单端腐蚀结构的光纤Bragg光栅(FBG),用于膜反应器内生物膜厚度和温度的同时测量.给出单端腐蚀FBG对外部介质折射率(SRI)与温度同时测量的理论模型,制作腐蚀区直径约为7.1～7.4μm的单端腐蚀FBG传感器.实验结果表明,传感器在SRI为1.333～1.355内具有较好的线性度,折射率灵敏度为6.8...     

基于结构化FBG传感阵列的温度及折射率测量研究

基于模式耦合理论,使用结构化光纤Bragg光栅(FBG)对蔗糖溶液温度和介质折射率进行测量,解决了外部介质折射率参数对温度测量的交叉影响。同时采用FBG传感矩阵进行分布式测量,可实现对非均匀溶液的温度和折射率测量。采用结构化FBG传感阵列的方式,实现了具有温度补偿功能的介质折射率分布式测量方案。温度测量灵敏度达到8.5pm/℃,介质折射率测量灵敏度达到5.42nm/riu。因此,采用结构化FBG传感矩阵对于解决化学生物传感器的多参数交叉影响和实现分布式测量具有一定意义。     

光栅折射率调制对光纤Bragg光栅特性的影响

文章基于耦合模理论,采用传输矩阵法数值分析了光栅折射率调制对光纤Bragg光栅(FBG)特性的影响.结果表明:随着折射率调制深度的加深,光栅的反射谱峰值波长发生蓝移,峰顶变得平坦;光栅时延的最小值发生在光栅的Bragg波长处;峰值反射率增大,峰值半宽(FWHM)呈线性变化.     

双偏振微结构光纤光栅的折射率传感特性分析

研究了微结构光纤(MOF)布拉格光栅(FBG)的双偏振折射率传感特性。利用有限元方法对保偏微结构光纤(PM-MOF)的传输特性进行了分析,计算了传输特性曲线,分析了该种光纤单模传输的范围。同时结合耦合模理论,仿真了该种光纤均匀布拉格光栅在充入不同介质时的反射谱,得到两个偏振模LP0x1和LP0y1的中心波长差与介质折射率的关系曲线,通过特性曲线拟合出相应公式。同时,仿真了该光纤光栅的温度特性,研究结果表明,两个偏振模中心波长对温度响应相似,因此利用双偏振差分的方式来探测,具有较强的抗干扰能力,这一特性为光纤生物传感器的应用提供了理论依据。     

基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器

基于多模干涉效应的单模-多模-单模(SMS)结构光纤折射率传感器通常需要进行包层腐蚀来提高灵敏度,而且易受环境温度影响。为克服SMS结构的这些不足,提出了一种新型的基于纤芯失配多模干涉的光纤折射率传感器,由单模光纤-色散补偿光纤-单模光纤(SMF-DCF-SMF)级联光纤布拉格光栅(FBG)构成,长度不超过100mm。对其灵敏度、线性范围和温度特性等进行了测试,实验结果显示在测量折射率为1.33～1.39的折射率液时,特征波长与折射率呈线性关系,灵敏度为232.8nm,级联的FBG具有良好的温度校准功能。     

高斯切趾光纤Bragg光栅折射率传感器特性研究

基于3层结构和双层结构光纤波导理论,对不同腐蚀深度的高斯切趾光纤Bragg光栅(H3G)的基模谐振波长与外部介质折射率(SRI)间的关系进行理论仿真,并通过实验研究其谐振波长、3 dB带宽及反射峰强度对SRI的响应特性.实验表明,随着SRI逐渐增大,基模谐振波长向长波方向的移动幅度越来越大,与仿真结果基本吻合;3 dB...     

基于倾斜光纤光栅及其表面等离子效应的折射率传感比较研究(英文)

介绍了倾斜光纤光栅作为折射率传感器的测量原理,给出它的倾斜角8°与中心波长1550nm的反射谱与透射谱,分析了具有表面等离子的倾斜光纤光栅传感机理。为验证折射率传感的可能性与优点,进行了蔗糖浓度溶液的裸倾斜光纤光栅与镀金的倾斜光纤光栅的折射率测量分析,证明镀金后的表面等离子效应倾斜光纤光栅折射率传感器其灵敏度大大增加。     

7.5 mol-% Nb:KTP晶体折射率温度系数的表达式

基于不同温度下主折射率的测量结果,报道了7.5mol-% Nb:KTP晶体作为波长函数的折射率温度系数的表达式.利用该式可以计算539.75～1079.5nm波长范围内7.5mol-% Nb:KTP晶体的折射率温度系数.计算结果与测量结果具有较好的一致性.     

不同负相对折射率材料的FDTD分析

负折射率材料的研究已成为近年来科研的热点.电磁波在负材料中的传播特性是研究的首要问题之一.利用一个正常材料包围负折射率材料块的区域模型,根据推广的Snell定理,分析在改变该模型正常材料区域的介电常数对材料交界面相对折射率的影响.通过FDTD法数值模拟了TE模电磁波在该模型区域的场分布.数值比较了改变该模型正常材料的介电常数和磁导率对其相对折射率、成像效果以及成像位置的变化.说明电磁波在不同正常材料包围的负材料块区域中传播,其折射规律仍然符合推广的Snell定理.     

有机聚合物材料折射率色散的研究

用Ｖ－棱镜折射率仪通过对３－（１,１－二氰基噻吩）－１－苯－４,５－二羟基Ｈ－噻唑（ＤＣＮＰ）与聚醚醚酮（ＰＥＫ－ｃ）组成的主客掺杂聚合物溶液的折射率的测量,在利用了Ｌｏｒｅｎｚ－Ｌｏｒｅｎｔｚ局域场的情况下,计算出了聚合物体系的折射率。由Ｓｅｌｌｍｅｙｅｒ色散方程对所测聚合物体系折射率的模拟,得到了聚合物体系折射率的色散曲线。聚合物的折射率的测量精度约为０．７％,而且聚合物与溶剂的折射率大的差值     

负折射率及零折射率光纤的光学特性

研究了芯层折射率为正,包层折射率为负的光纤导模光学特性,通过色散曲线分析比较了与常规光纤的不同,表现为低阶的简并的模式更少,单模存在的区域更多。进而分析了当包层折射率趋于零时的光学特性,发现与前两种光纤的光学特性都不同。分析发现当包层的介电常数和磁导率有一个为零时,在较小的区域各自出现了一条单模,与常规光纤的HE11模特性有很大不同,其色散曲线偏离方式与常规光纤相反,且出现了无模式存在的区域。     

光电经纬仪大气折射误差修正方案

光学测量大气折射带来的误差已成为限制高精度测量的主要因素。针对实时和事后数据处理两部分分别提出了两种修正方法,并建立了折射误差修正模型及残差模型,经试验验证和误差比对分析,证明两种修正方法计算便捷,模型准确,均能提高实时和事后数据处理的精度。     

二次彩虹法高折射率玻璃微珠的折射率测量研究

通过对高折射率玻璃微珠在激光照明下形成的二次彩虹的实验研究,提出了一种激光照明下高折射率玻璃微珠二次彩虹条纹图的获取装置。以艾里的虹理论为基础,提出了一种由二次彩虹条纹图确定最小偏向角的方法,实现了高折射率玻璃微珠折射率的测量。实验证明,该方法的测量精度为0．4％,测量结果得到了V棱镜测试方法的证实。     

激光探针监测半导体器件内自由载流子浓度调制效应

介绍了基于自由载流子对介质折射率调制作用,而建立的监测半导体器件内自由载流子变化情况的实验装置,该装置能实时反映自由载流子变化情况,且对原电路无任何影响。本方法适用于硅和砷化镓材料的电子和光电子器件,也显示了在测量集成电路内部有源器件特性方面的潜在应用前景。     

乳浊液非线性光学性质研究

本文利用单光束扫描法，对乳浊液中产生非线性光学现象的两种起源进行了研究，从而确定了它们各自对折射率变化的贡献，并对油／水和水／油两种乳浊液非线性光学性质进行了比较。     

锥形发散梯度折射率纤维透镜新的成象公式

本文用变分法以及ABCD定律,导出了锥形发散梯度折射率纤维透镜新的成象公式。     

精确测量单轴晶体折射率的一种特殊方法

本文提出一种测量单轴晶体折射率的特殊方法，测量精度达１０＾－４，尤其适用于非棱镜形式的单轴晶体。